周玉 周隱 劉海立 錢珍余
摘要:隨著我國(guó)工業(yè)的高速發(fā)展,帶來了物質(zhì)文明的高速發(fā)展,但同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成了非常大的污染。揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)環(huán)境造成的污染問題越來越嚴(yán)重,人體如果吸入過量的揮發(fā)性氣體,就會(huì)對(duì)人體健康造成非常大的影響,需要認(rèn)真做好揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)工作。因此,本文對(duì)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究,希望對(duì)促進(jìn)我國(guó)污染治理事業(yè)的發(fā)展起到積極作用。
關(guān)鍵詞:空氣;揮發(fā)性有機(jī)物;監(jiān)測(cè)技術(shù)
中圖分類號(hào):X831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-672X(2019)12-0-01
Abstract:With the rapid development of China's industry,the rapid development of material civilization has been brought about,but at the same time it has caused very large pollution to the environment.The environmental pollution caused by volatile organic compounds is becoming more and more serious.If the human body inhales excessive volatile gases,it will have a great impact on human health,and it is necessary to carefully monitor volatile organic compounds.Therefore,this article studies the monitoring technology of volatile organic compounds in the air,hoping to play a beneficial role in promoting the development of pollution control in China.
Key words:Air;Volatile organic compounds;Monitoring technology
揮發(fā)性有機(jī)物污染是空氣污染的重要組成部分,很多揮發(fā)性有機(jī)物在紫外光線的照射下,會(huì)與空氣當(dāng)中的其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而生成新的污染物質(zhì),其主要包括笨、甲苯、芳香烴等。揮發(fā)性有機(jī)物具有揮發(fā)性、脂溶性和滲透性的特點(diǎn),一旦進(jìn)入到人體之后,就會(huì)對(duì)人體健康造成非常大的影響,需要認(rèn)真做好空氣當(dāng)中揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測(cè)工作,及時(shí)掌握其動(dòng)態(tài)變化,及時(shí)采取針對(duì)性的措施[1]。
1 揮發(fā)性有機(jī)物的來源和危害
揮發(fā)性有機(jī)物的主要來源是人為排放和自然排放,隨著工業(yè)發(fā)展速度的不斷加快,空氣當(dāng)中各種有機(jī)物的成分不斷增加,揮發(fā)性有機(jī)物的種類可以達(dá)到60多種,有毒物質(zhì)可以占到四分之一以上,汽車尾氣是其中最為重要的污染源,其主要成分是各種烴類物質(zhì),上下班時(shí)間是汽車尾氣排放的高峰期。各種揮發(fā)性物質(zhì)的危害往往比較大,一旦進(jìn)入到人體的呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng),就會(huì)對(duì)人體健康造成直接的威脅,部分有機(jī)物還會(huì)導(dǎo)致人體疾病的產(chǎn)生,很多癌癥就和這些污染物有著比較直接的關(guān)系。根據(jù)相關(guān)科學(xué)統(tǒng)計(jì)顯示,室內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)物種類高達(dá)500多種,其中致癌物質(zhì)就有20多種,我國(guó)由于呼吸系統(tǒng)疾病導(dǎo)致的死者中,很多都和室內(nèi)空氣污染有關(guān)。
2 空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測(cè)技術(shù)
2.1 氣相色譜法
該技術(shù)在空氣揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測(cè)中比較常用,可以比較準(zhǔn)確地測(cè)定有機(jī)物的含量。主要包括樣品的采集和測(cè)定,通過樣品采集,利用吸附管來收集一定的樣品,利用吸附劑的吸附作用,讓空氣當(dāng)中的揮發(fā)有機(jī)物成分留在吸附管當(dāng)中,然后通過對(duì)吸附管的加熱,其中的有機(jī)物就會(huì)慢慢分解,隨著惰性氣體進(jìn)入到毛細(xì)管氣相色譜儀當(dāng)中,便可進(jìn)行相關(guān)成分的測(cè)定。樣品通過進(jìn)樣口被掃入載氣流,在色譜柱中進(jìn)行分離之后,就可以轉(zhuǎn)化為色譜圖,然后就可以進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理。這種方法的監(jiān)測(cè)實(shí)效性偏差,色譜的使用容易受到測(cè)定的限制,而且樣品的預(yù)處理工作相對(duì)比較麻煩,需要消耗較多的試劑和溶液,監(jiān)測(cè)的成本也相對(duì)較高,測(cè)定過程耗時(shí)較長(zhǎng),對(duì)空氣的穩(wěn)定性要求較高,如果空氣流速過快,就會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果造成較大的影響,但隨著該技術(shù)的不斷完善,其測(cè)定時(shí)間會(huì)越來越短[2]。
在氣相色譜儀實(shí)際使用過程中,經(jīng)常出現(xiàn)基線不穩(wěn)的情況,對(duì)檢測(cè)結(jié)果會(huì)造成非常直接的影響,需要我們認(rèn)真進(jìn)行應(yīng)對(duì):(1)色譜柱污染:色譜柱是進(jìn)行各組分分離的地方,是整個(gè)設(shè)備的技術(shù)核心區(qū)域,如果色譜儀使用的頻率比較高,很多高沸點(diǎn)的雜質(zhì)就會(huì)吸附在色譜柱中導(dǎo)致基線不穩(wěn)。為此,我們可以在高溫的條件下進(jìn)行老化,用較低流速在最高測(cè)定溫度以下30℃進(jìn)行老化處理,經(jīng)過老化處理幾個(gè)小時(shí)色譜儀就會(huì)恢復(fù)正常。(2)載氣不純:色譜儀流動(dòng)的相是惰性氣體,我們經(jīng)常會(huì)使用氮?dú)饣蛘吆?,如果氣體不純,氣源中混入較多的水分或者有機(jī)質(zhì),則會(huì)使基線不平,并且伴隨有雜峰干擾。為了有效提高氣體的純度,我們可以在氣體進(jìn)入減壓閥后,安裝凈化器,凈化器可以是分子篩、變色硅膠或者活性炭,可根據(jù)實(shí)際載氣的純度來選擇填充物。有些人員在處理的過程中,往往忽視氣源部分,這也是造成基線不穩(wěn)的主要原因。(3)電路部分的原因:色譜儀的精度等級(jí)往往非常高,如果色譜室內(nèi)密封不嚴(yán)出現(xiàn)氣流或者有靜電的產(chǎn)生,就非常容易造成基線的不穩(wěn)。在出現(xiàn)基線不穩(wěn)后,首先應(yīng)確認(rèn)是不是靜電造成的,可以在電腦和儀器之間接一根線,如果基線不穩(wěn)得以排除,說明是靜電的原因造成的。此外,電源電壓的波動(dòng)也會(huì)造成基線的不穩(wěn),所以應(yīng)盡量選擇穩(wěn)定的電壓源供電。
2.2 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)
該測(cè)定技術(shù)和傳統(tǒng)方法相比,不同之處在于其并不是采用吸附管進(jìn)行吸附的,而是通過環(huán)路或者濃縮管來導(dǎo)入樣品的,樣品氣是在微壓力之下導(dǎo)入的,然后通過活塞系統(tǒng)的作用,在短時(shí)間之內(nèi)對(duì)樣品氣進(jìn)行壓縮處理,直到得到足量的樣品氣。被預(yù)壓縮管吸附的樣品氣可以在短時(shí)間之內(nèi)被加熱脫附,然后使用載氣進(jìn)行有效分離,分離柱采用的是全二維雙色譜柱,可以通過控制電磁閥來控制色譜峰的高度,以更進(jìn)一步提升分離的效率,可以直接根據(jù)揮發(fā)性物質(zhì)沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離。在檢測(cè)器的選擇中,可以選擇使用光離子化檢測(cè)器、熱導(dǎo)檢測(cè)器、火焰離子檢測(cè)器、脈沖電子俘獲檢測(cè)器等。
2.3 TOFMS技術(shù)
該技術(shù)又被稱為質(zhì)譜分析法,是利用質(zhì)子、電荷比的不同來進(jìn)行測(cè)定的,需要在測(cè)定的過程中施加一定強(qiáng)度的電場(chǎng),并根據(jù)不同離子運(yùn)動(dòng)距離的不同來進(jìn)行分析的。電離技術(shù)的高速發(fā)展讓TOFMS技術(shù)發(fā)展非常迅速,在PTR技術(shù)出現(xiàn)之后,讓該方法的檢測(cè)精度得到了更進(jìn)一步的提升,可以達(dá)到ppb級(jí)別以下,檢測(cè)的靈敏度也有了比較大程度的提升,但該方法也存在比較明顯的缺點(diǎn),在檢測(cè)過程中容易受到干擾離子的影響,從而導(dǎo)致質(zhì)譜圖變得更加復(fù)雜,妨礙對(duì)監(jiān)測(cè)組分的觀察。
2.4 PTR-MS技術(shù)
該技術(shù)是利用電離和流動(dòng)漂浮管模型來對(duì)空氣樣品進(jìn)行檢測(cè)的,其測(cè)定的靈敏程度更高,且省去了對(duì)樣品的預(yù)處理步驟,避免空氣當(dāng)中其他組分對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。該技術(shù)的發(fā)展前景非常廣闊,且使用范圍不斷增加。經(jīng)過大量研究顯示,該技術(shù)方法在尾氣檢測(cè)當(dāng)中有著比較成功的應(yīng)用,很多學(xué)者對(duì)該技術(shù)在室內(nèi)和室外有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì)的檢測(cè)中進(jìn)行了比較細(xì)致的研究。然而該檢測(cè)方法也存在比較多的缺點(diǎn),其難以區(qū)分同分異構(gòu)體,檢測(cè)的靈敏度也不是非常高[3]。
2.5 膜萃取氣相色譜法
該技術(shù)的工作原理是利用懸掛于色譜微量進(jìn)樣器針尖的有機(jī)物劑液滴來進(jìn)行萃取。在實(shí)際應(yīng)用過程中,對(duì)有機(jī)溶劑的使用量較少,一次萃取只需要幾毫升,溶劑可以完全進(jìn)入到氣相色譜儀,然后就可以進(jìn)行后續(xù)的測(cè)定工作,可有效避免環(huán)境二次污染情況的發(fā)生,是一種比較有發(fā)展前途的技術(shù)。在膜萃取的過程中,可有效避免乳化液的產(chǎn)生,并可有效保證檢測(cè)的連續(xù)進(jìn)行。如果將膜萃取和氣相色譜鏈接起來,氣樣可以從膜中連續(xù)通過,讓揮發(fā)性有機(jī)物在通過膜后,可以直接進(jìn)入到惰性氣體流中,有效保證了進(jìn)樣和測(cè)定的連續(xù)性。在該技術(shù)應(yīng)用過程中,必須保證樣品通入超過一定時(shí)間后才可以進(jìn)行測(cè)定,這樣才能保證樣品的穩(wěn)定性,該技術(shù)的檢測(cè)靈敏程度較高,可以達(dá)到ppb級(jí)。
2.6 激光光譜分析
該技術(shù)是最近幾年新發(fā)展起來的技術(shù),非常適合在揮發(fā)有機(jī)物監(jiān)測(cè)當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用,當(dāng)前發(fā)展起來的二極管激光光譜分析法,其利用差分吸收的原理,可以有效減少氣樣中雜質(zhì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響,檢測(cè)反應(yīng)時(shí)間可以保持在秒級(jí),檢測(cè)精度可以達(dá)到ppb,在各種惡劣的環(huán)境當(dāng)中,依然可以開展檢測(cè)工作,應(yīng)用范圍越來越廣,但其檢測(cè)的費(fèi)用還是偏高。
3 結(jié)語
隨著時(shí)代的不斷發(fā)展,對(duì)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)的監(jiān)測(cè)也提出了更高的要求。當(dāng)前各種監(jiān)測(cè)技術(shù)手段非常多,它們都有各自的優(yōu)勢(shì)和不足,我們需要根據(jù)實(shí)際情況,合理進(jìn)行選擇。
參考文獻(xiàn)
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收稿日期:2019-10-31
作者簡(jiǎn)介:周玉(1985-),女,漢族,碩士,研究方向?yàn)榄h(huán)境大氣。